JPH01100071A - セラミックスシャフトと金属部材との接合方法 - Google Patents
セラミックスシャフトと金属部材との接合方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、セラミックスシャフトと金属部材との接合方
法に関する。
法に関する。
［従来の技術］
従来、セラミックスと金属部材とを接合する場合は、先
ずセラミックスに金属メツキもしくはメタライジングを
施してから、該セラミックスと金属部材とをろう付けに
て接合する方法が多く採用されている。なかでもセラミ
ックスと金属部材を軸継手する場合は、セラミックスと
金属部材との同軸度が厳しく要求されることが多い。セ
ラミックスと金属部材との接合すべき部分が焼成面のま
まであると、両者の同軸度が確保し難いことがらセラミ
ックスと金属部材との接合すべき部分は、ダイヤモンド
砥石で研磨して仕上げるのが酋通である。一方セラミッ
クス面を研磨して金属メツキをした場合は、セラミック
スと金属との密着強度が低下する。この点を改良するた
めに特開昭６０−１５５５７８号公報では、研磨加工が
施されていないままの焼成面を有する溝を設け、溝を含
む接合部分に金属層を形成するとともに金属部材を嵌合
し、この後に嵌合部をろう付けすることによりセラミッ
クスと金属部材とを接合する旨の開示がある。
ずセラミックスに金属メツキもしくはメタライジングを
施してから、該セラミックスと金属部材とをろう付けに
て接合する方法が多く採用されている。なかでもセラミ
ックスと金属部材を軸継手する場合は、セラミックスと
金属部材との同軸度が厳しく要求されることが多い。セ
ラミックスと金属部材との接合すべき部分が焼成面のま
まであると、両者の同軸度が確保し難いことがらセラミ
ックスと金属部材との接合すべき部分は、ダイヤモンド
砥石で研磨して仕上げるのが酋通である。一方セラミッ
クス面を研磨して金属メツキをした場合は、セラミック
スと金属との密着強度が低下する。この点を改良するた
めに特開昭６０−１５５５７８号公報では、研磨加工が
施されていないままの焼成面を有する溝を設け、溝を含
む接合部分に金属層を形成するとともに金属部材を嵌合
し、この後に嵌合部をろう付けすることによりセラミッ
クスと金属部材とを接合する旨の開示がある。
また実開昭６１−５７１０１号公報には、結合軸の外周
面に凹部を形成し、該凹部内に金属製回転輪より熱膨張
率の大きな材料のチップを溶接挿入する旨の開示がある
。
面に凹部を形成し、該凹部内に金属製回転輪より熱膨張
率の大きな材料のチップを溶接挿入する旨の開示がある
。
［発明が解決しようとする問題点］
従来の接合方法では接合部が高温になると接合力の低下
が著しい。また接着部には残留応力があり接合力が小さ
くなる。さらに接合部の強度が小さいという問題点を有
する。
が著しい。また接着部には残留応力があり接合力が小さ
くなる。さらに接合部の強度が小さいという問題点を有
する。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、セラミックスと金属部材との結合部における回転力
によるづれ、および−抜は防止を向上せることを目的と
するものである。
で、セラミックスと金属部材との結合部における回転力
によるづれ、および−抜は防止を向上せることを目的と
するものである。
［問題点を解決するための手段］
本発明のセラミックスシャフトと金属部材との接合方法
は、輪状の接合端部の外周面に凹部を少な（とも１箇所
設けたセラミックスシャフトを、該セラミックスシャフ
トが嵌合される軸穴を有する金属部材に挿入し、該軸上
端部の外周面と該軸穴に嵌合させ、該セラミックスシャ
フトの該接合部の外周面と該金属部材の軸穴の内周面と
で形成される空隙に、溶融金属を注入固化して、該セラ
ミックスシャフトと該金属部材とを接合することを特徴
とする。
は、輪状の接合端部の外周面に凹部を少な（とも１箇所
設けたセラミックスシャフトを、該セラミックスシャフ
トが嵌合される軸穴を有する金属部材に挿入し、該軸上
端部の外周面と該軸穴に嵌合させ、該セラミックスシャ
フトの該接合部の外周面と該金属部材の軸穴の内周面と
で形成される空隙に、溶融金属を注入固化して、該セラ
ミックスシャフトと該金属部材とを接合することを特徴
とする。
前記凹部は断面形状が円弧状の球状凹部溝とすることが
できる。また前記凹部は軸上接合端部の軸と平行な断面
形状が円弧状の溝とすることができる。この凹部は、シ
ャフトの軸の半径方向、軸方向共に円板形状で砥面が平
面または曲率をもってドレスした砥石の１バスで加工可
能な形状である。この凹部に溶融金属を注入固化するこ
とによりシャフトの抜は防止および相対的回転防止が同
時に確保できる形状である。
できる。また前記凹部は軸上接合端部の軸と平行な断面
形状が円弧状の溝とすることができる。この凹部は、シ
ャフトの軸の半径方向、軸方向共に円板形状で砥面が平
面または曲率をもってドレスした砥石の１バスで加工可
能な形状である。この凹部に溶融金属を注入固化するこ
とによりシャフトの抜は防止および相対的回転防止が同
時に確保できる形状である。
この場合注入する溶融金属はセラミックスと接着しない
ものが好ましく、金属部材とは接着力が高いものが好ま
しい。注入される溶融金属とじては、銀ろう、銅−亜鉛
系合金等が使用できる。セラミックスシャフトが挿入さ
れる金属部材は、熱膨張係数が小さい方が高温時に溶融
金属との接着力が低下しないため好ましい。一方注入さ
れる溶融金属の熱膨張係数が大きいものであれば金属部
材の熱膨張係数は大きくても嵌合保持できる。金属部材
としては５Ｃｒ４０合金を用いることができる。
ものが好ましく、金属部材とは接着力が高いものが好ま
しい。注入される溶融金属とじては、銀ろう、銅−亜鉛
系合金等が使用できる。セラミックスシャフトが挿入さ
れる金属部材は、熱膨張係数が小さい方が高温時に溶融
金属との接着力が低下しないため好ましい。一方注入さ
れる溶融金属の熱膨張係数が大きいものであれば金属部
材の熱膨張係数は大きくても嵌合保持できる。金属部材
としては５Ｃｒ４０合金を用いることができる。
セラミックスシャフトの接合部の外周面と金属部材の軸
穴の内周面とで形成される空隙は、溶融金属が注入され
て軸芯のズレや傾き等を調整する部位であり、３００μ
ｍ以下であることが好ましい。
穴の内周面とで形成される空隙は、溶融金属が注入され
て軸芯のズレや傾き等を調整する部位であり、３００μ
ｍ以下であることが好ましい。
［発明の効果と作用］
本発明は前記の構成としたことによりセラミックスシャ
フトと金属部材との接合部において扱けの防止、相対回
転防止がなされており、かつセラミックスと金属部材と
の間隙に充填された金属とは接着されていないため残留
応力が少ない。このため接合力が大きく高温でもその接
合力の低下は少ない。
フトと金属部材との接合部において扱けの防止、相対回
転防止がなされており、かつセラミックスと金属部材と
の間隙に充填された金属とは接着されていないため残留
応力が少ない。このため接合力が大きく高温でもその接
合力の低下は少ない。
また本接合法ではセラミックスと金属との接着が不要な
ためセラミックスの接合面へのメタライズ処理が不要で
ある。従って簡単な研削加工によるのみであるので安価
に接合できる方法である。
ためセラミックスの接合面へのメタライズ処理が不要で
ある。従って簡単な研削加工によるのみであるので安価
に接合できる方法である。
［実施例］
以下、実施例に基づき本発明を説明する。
（実施例１）
第１図は本実施例のセラミックスシャフトと金属部材と
の接合部を説明する断面図である。
の接合部を説明する断面図である。
このセラミックスシャフトと金属部材との接合部は、窒
化珪素製のセラミックスシャフト１の外周面に形成した
凹部３および金属部材２との空隙に溶融金属５が注入さ
れセラミックシャフト１と金属部材２とが接合されてる
。金属部材２は、セラミックシャフト１の外周面に嵌合
される耐熱性リング６と耐熱性金属シャフト４とからな
り溶接により一体化されている。第２図に第１図の八−
ＡＩｌｉ！の切断面図を示す。
化珪素製のセラミックスシャフト１の外周面に形成した
凹部３および金属部材２との空隙に溶融金属５が注入さ
れセラミックシャフト１と金属部材２とが接合されてる
。金属部材２は、セラミックシャフト１の外周面に嵌合
される耐熱性リング６と耐熱性金属シャフト４とからな
り溶接により一体化されている。第２図に第１図の八−
ＡＩｌｉ！の切断面図を示す。
このセラミックスシャフト１の接合部の嵌合面には、扱
は止めと、廻わり止めの作用をする凹部３が軸方向に対
称に２箇所形成されている。この凹部３は研削加工によ
り形成される。予め半径Ｒ３，５ＩＩＩＩｌｌにドレス
しであるダイヤモンド砥石を用いて、軸と直角方向に送
りをかけて研削加工した′ものである。この凹部３は、
第２図の断面図に示すごとく、断面形状が円弧状の球状
四部溝となっている。このセラミックシャフト１にＮｉ
基合金の低熱膨張金属（インコロイ９０３）製のリング
６を挿入嵌合し嵌合面の空隙に溶融金属５の銀ろう材を
７５０℃に加熱して注入して充填した後冷却固化させた
。その後、上記リング６を金属シャフト４（材質は５Ｃ
ｒ４０）に接合面７で電子ビーム溶接して接合させた。
は止めと、廻わり止めの作用をする凹部３が軸方向に対
称に２箇所形成されている。この凹部３は研削加工によ
り形成される。予め半径Ｒ３，５ＩＩＩＩｌｌにドレス
しであるダイヤモンド砥石を用いて、軸と直角方向に送
りをかけて研削加工した′ものである。この凹部３は、
第２図の断面図に示すごとく、断面形状が円弧状の球状
四部溝となっている。このセラミックシャフト１にＮｉ
基合金の低熱膨張金属（インコロイ９０３）製のリング
６を挿入嵌合し嵌合面の空隙に溶融金属５の銀ろう材を
７５０℃に加熱して注入して充填した後冷却固化させた
。その後、上記リング６を金属シャフト４（材質は５Ｃ
ｒ４０）に接合面７で電子ビーム溶接して接合させた。
上記接合方法においてセラミックスシャフト１と溶融金
属５の銀ろう材とは接着されておらず、溶融金属５は金
属部材２と接着しているのみである。したがって金属部
材２とセラミックスシャフト１との間の抜は防止および
セラミックスシャフト１と金属部材２との相対的回転の
防止は、セラミックシャフト１の接合面に形成した四部
３および空隙間に溶融金属５の銀ろう材が充填把持され
ることによりなされている。
属５の銀ろう材とは接着されておらず、溶融金属５は金
属部材２と接着しているのみである。したがって金属部
材２とセラミックスシャフト１との間の抜は防止および
セラミックスシャフト１と金属部材２との相対的回転の
防止は、セラミックシャフト１の接合面に形成した四部
３および空隙間に溶融金属５の銀ろう材が充填把持され
ることによりなされている。
この様にして接合された前記接合体を４００℃に保った
炉に入れその中で引張り試験および回転力を測定した。
炉に入れその中で引張り試験および回転力を測定した。
その結果５ｋＱｆの引張り強さを有し、４ｋＱ−ｍ以上
の回転トルクを有し実用上全く問題のないレベルを有し
ていた。
の回転トルクを有し実用上全く問題のないレベルを有し
ていた。
（実施例２）
本実施例は実施例１における溶融金属とセラミックシャ
フトの接合面に形成する凹部の形状および金属部材の材
質を変更した例である。
フトの接合面に形成する凹部の形状および金属部材の材
質を変更した例である。
第３図には第１図のＡ−Ａ線の切断面について本、実施
例の形状を示す。
例の形状を示す。
このセラミックスシャフト１と金属部材２との接合部は
、窒化珪素製のセラミックスシャフト１の外周面に形成
した凹部８および金属部材２との空隙に溶融金属９の銅
−亜鉛合金が注入され金属部材２は材質が５Ｃｒ４０の
耐熱金属のリング６が嵌合され、この耐熱金属リング６
には耐熱金属５Ｃｒ４０製の金属シャフト４が溶接され
て形成されている。
、窒化珪素製のセラミックスシャフト１の外周面に形成
した凹部８および金属部材２との空隙に溶融金属９の銅
−亜鉛合金が注入され金属部材２は材質が５Ｃｒ４０の
耐熱金属のリング６が嵌合され、この耐熱金属リング６
には耐熱金属５Ｃｒ４０製の金属シャフト４が溶接され
て形成されている。
このセラミックスシャフト１の接合面には、抜−け止め
と廻ねり止めの作用をする凹部８が軸方向に対称に半径
方向に垂直面を有する半円形状をもち２箇所形成されて
いる。この凹部８は砥石を半径方向への送りのみで研削
加工したものである。
と廻ねり止めの作用をする凹部８が軸方向に対称に半径
方向に垂直面を有する半円形状をもち２箇所形成されて
いる。この凹部８は砥石を半径方向への送りのみで研削
加工したものである。
このセラミックスシャフト１に５Ｃｒ４０！ＦＪの金属
リング６を挿入し嵌合部の間隙に銅−亜鉛系の合金の溶
融金属９を９００℃に加熱して充填し冷却させた。つい
で金属リング６に５Ｃｒ４０１ｉの金属シャフト２に電
子ビーム溶接で接合した。
リング６を挿入し嵌合部の間隙に銅−亜鉛系の合金の溶
融金属９を９００℃に加熱して充填し冷却させた。つい
で金属リング６に５Ｃｒ４０１ｉの金属シャフト２に電
子ビーム溶接で接合した。
この場合もセラミックス１と溶融金１９の銅−亜鉛系合
金との間は接着されていない。セラミックスシャフト１
の四部８の加工形状および溶融金属９とにより抜は防止
と金属シャフト４とセラミックスシャフト１との間の相
対的回転防止がなされている。
金との間は接着されていない。セラミックスシャフト１
の四部８の加工形状および溶融金属９とにより抜は防止
と金属シャフト４とセラミックスシャフト１との間の相
対的回転防止がなされている。
実施例１と同様に４００℃で引張り強さ（失は防止）と
回転トルクを測定した。引張り強さは５ｋｇｆ以上、回
転トルクは４ｋＱ−ｍ以上あり実用上全く問題のないレ
ベルであった。
回転トルクを測定した。引張り強さは５ｋｇｆ以上、回
転トルクは４ｋＱ−ｍ以上あり実用上全く問題のないレ
ベルであった。
第１図は実施例の接合部の縦断面説明図、第２図は実施
例１の接合部のＡ−Ａ切断面による横断面図、第３図は
実施例２のＡ−Ａ切断による横断面図である。 １・・・セラミックシャフト ２・・・金属部材 ３．８・・・凹部 ４・・・金属部材のシャフト ５．９・・・溶融金属 ６・・・金属部材のリング ７・・・接合面 特許出願人 トヨタ自動車株式会社
例１の接合部のＡ−Ａ切断面による横断面図、第３図は
実施例２のＡ−Ａ切断による横断面図である。 １・・・セラミックシャフト ２・・・金属部材 ３．８・・・凹部 ４・・・金属部材のシャフト ５．９・・・溶融金属 ６・・・金属部材のリング ７・・・接合面 特許出願人 トヨタ自動車株式会社
Claims (3)
- （１）軸状接合端部の外周面に凹部を少なくとも１箇所
設けたセラミックスシャフトを、該セラミックスシャフ
トが嵌合される軸穴を有する金属部材に挿入し、該軸上
接合端部の外周面と該軸穴の内周面とで形成される空隙
に溶融金属を注入固化して該セラミックスシャフトと該
金属部材とを接合することを特徴とするセラミックスシ
ャフトと金属部材との接合方法。 - （２）前記凹部は、断面形状が円弧状の球状凹部である
特許請求の範囲第１項記載のセラミックスシャフトと金
属部材との接合方法。 - （３）前記凹部は軸上接合端部の軸と平行な断面形状が
円弧状の溝である特許請求の範囲第１項記載のセラミッ
クスシャフトと金属部材との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62255444A JP2615675B2 (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | セラミックスシャフトと金属部材との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62255444A JP2615675B2 (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | セラミックスシャフトと金属部材との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01100071A true JPH01100071A (ja) | 1989-04-18 |
| JP2615675B2 JP2615675B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=17278853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62255444A Expired - Fee Related JP2615675B2 (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | セラミックスシャフトと金属部材との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2615675B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5076484A (en) * | 1990-03-29 | 1991-12-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Joining structure of a turbine rotor |
| JP2006062919A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Kyocera Corp | 金属−セラミックス複合部材 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS544909A (en) * | 1977-06-13 | 1979-01-16 | Kyoto Ceramic | Ceramiccmetal complex body and production thereof |
-
1987
- 1987-10-09 JP JP62255444A patent/JP2615675B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS544909A (en) * | 1977-06-13 | 1979-01-16 | Kyoto Ceramic | Ceramiccmetal complex body and production thereof |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5076484A (en) * | 1990-03-29 | 1991-12-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Joining structure of a turbine rotor |
| JP2006062919A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Kyocera Corp | 金属−セラミックス複合部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2615675B2 (ja) | 1997-06-04 |
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